CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Lí do chọn đề tài. Ngày nay nhu cầu sống của con người ngày một nâng cao, ô tô ngày càng được sử dụng rộng rãi như một phương tiện giao thông thông dụng. Ô tô hiện đại được thiết kế nhằm cung cấp tối đa về các tiện nghi cũng như tính năng an toàn cho người sử dụng.
Các tiện nghi được sử dụng trên ô tô hiện đại ngày càng phát triển, giữ vai trò quan trọng đối với việc đảm bảo nhu cầu của khách hàng như xem phim, nghe nhạc, một số hệ thống thông minh trên xe để phục vụ cho các tài xế( nhớ vị trí ghế, sưởi ghế, guơng chiếu hậu thông minh, khóa thông minh,…), và một trong những tiện nghi không thế thiếu trên một chiếc ôtô đó là hệ thống điều hòa nhiệt độ. Để kịp thời nắm bắt được xu thế chung đó trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật đã sớm đưa hệ thống điều hòa vào việc giảng dạy trên cơ sở lý thuyết chuyên sâu và đi kèm với đó là mô hình thực tế minh họa nguyên lý hoạt động bên ngoài lẫn hệ thống trên xe. Dựa trên nền tảng kiến thức được học nhóm chúng em quyết định chọn đề tài: “Thiết kế, lắp đặt mô hình điều hòa không khí và ứng dụng phần mềm Matlab vào mô phỏng” với mục đích chính là nghiên cứu sâu hơn về hệ thống điều hòa cũng như tạo nên một hệ thống hoàn chỉnh. Chúng em rất mong rằng khi đề tài của chúng em được hoàn thành sẽ đóng góp phần nhỏ trong công tác giảng dạy của nhà trường.
Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh những thiếu sót trong quá trình thực hiện đề tài, chúng em rất mong được sự giúp đỡ và góp ý từ các thầy cô để đề tài của chúng em được hoàn thiện hơn. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu đề tài. Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại xưởng thực hành nhóm chúng em nhận thấy các mô hình mô tả hoạt động của hệ thống điều hòa có tại xưởng đa số đều khá cũ và hoạt động không ổn định cũng như hư hỏng khá nhiều. Vì vậy dựa trên những kiến thức được học kèm với quá trình nghiên cứu nhóm chúng em áp dụng thể thực hiện các vấn đề sau: - Vệ sinh và tu sửa mô hình cũ sau đó nâng cấp thêm.
- Biên soạn tập thuyết minh một cách rõ ràng và chi tiết về cơ sở lí thuyết, nguyên lí hoạt động của hệ thống điều hòa cũng như chi tiết về mô hình. 1 - Nghiên cứu lý thuyết và áp dụng các kiến thức đã học để lập trình và mô phỏng hệ thống bằng matlab. - Sử dụng các kiến thức về phần điện đã học để xây dựng phần thực hành nối dây trên mô hình. Phạm vi nghiên cứu: Vì đây là mô hình cũ nên trong quá trình thi công mô hình một số vật tư trong mô hình đã mất vì vậy nhóm em đã tìm mọi cách để thay thế và sữa chữa và cũng vì thế mà một số thông số trên mô hinh có thể sai lệch đôi chút so với trên xe thực tế.
Phương pháp nghiên cứu. - Ôn tập các kiến thức còn thiếu sót và phát sinh trong quá trình thực hiện đề tài. - Tham khảo các ý kiến từ giảng viên hướng dẫn. - Tìm hiểu các tài liệu liên quan đến đề tài để hoàn thiện một cách tốt nhất.
- Thực nghiệm nhiều lần trên mô hình kết hợp mô phỏng bằng máy tính nhằm cho ra kết quả chính xác nhất. Phạm vi ứng dụng. Mô hình thực tế có thể đưa vào chương trình giảng dạy và học tập. Các bạn sinh viên có thể thực hành trực tiếp trên mô hình dưới sự hướng dẫn của giảng viên nhằm hiểu sâu hơn về nguyên lí hoạt động của hệ thống điều hòa.
Tài liệu đi kèm mô tả chi tiết về hoạt động của hệ thống giúp các bạn sinh viên có cái nhìn tổng quan hơn về hệ thống đang học. 2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Giới thiệu chung về điều hòa không khí. Điều hòa không khí là thiết bị kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong không gian kín.
Ngoài ra điều hòa không khí còn kiểm soát áp lực đồng thời xử lý mức nhiệt độ và độ ẩm của không khí. Điều hòa không khí còn có nghĩa là điều tiết không khí xung quanh vị trí thiết bị được lắp đặt. Điều tiết không khí còn là một ngành khoa học nghiên cứu tạo ra phương pháp bằng cách sử dụng công nghệ, thiết bị nhằm tạo ra và duy trì môi trường không khí phù hợp với nhu cầu của con người. Nguyên nhân hình thành điều hòa không khí là do thời tiết và khí hậu ngày càng khắc nghiệt, trái đất đang dần nóng lên, gây nên nhiều hệ lụy ảnh hưởng tới sức khỏe cũng như công việc hàng ngày của con người.
Việc chế tạo ra thiết bị điều hòa không khí là chế biến nhiệt độ theo ý thích của người sử dụng. Điều hòa không khí ở đây bao gồm những tính năng: điều hòa nhiệt độ, độ ẩm, lưu thông tuần hoàn không khí, lọc bụi và thành phần gây hại đến sức khỏe con người. Vùng nhiệt độ lý tưởng đối với cơ thể con người. Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nóng lạnh đối với con người.
Cơ thể con người có nhiệt độ là Tct = 37oC. Trong quá trình vận động cơ thể con người luôn luôn toả ra nhiệt lượng Qtỏa. Lượng nhiệt do cơ thể toả ra phụ thuộc vào cường độ vận động. Để duy trì thân nhiệt cơ thể thường xuyên trao đổi nhiệt với môi trường.
Sự trao đổi nhiệt đó sẽ biến đổi tương ứng với cường độ vận động. Theo các nhà khoa học nghiên cứu chỉ ra rằng con người sinh trưởng và phát triển tốt nhất trong khoảng nhiệt độ từ 22oC đến 27oC. Xét về độ ẩm, độ ẩm không khí tốt cho sức khỏe con người là ở mức 55% - 65%. Con người có xu hướng vẫn cảm thấy dễ chịu nếu độ ẩm cao trên 70% nhưng nhiệt độ thấp dưới 22 oC hoặc nhiệt độ cao khoảng 28oC đến 32oC nhưng độ ẩm thấp chỉ khoảng 30%.
Nhiệt và sự truyền nhiệt. Nói một cách ngắn gọn thì nhiệt là một dạng năng lượng dự trữ trong vật chất nhờ vào chuyển động nhiệt hỗn loạn của các hạt cấu tạo nên vật chất. Trong vật chất, các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động hỗn loạn không ngừng, do đó chúng có động năng. Động năng này có thể chia làm động năng chuyển động của khối tâm của phân tử, cộng với động năng trong dao động của các nguyên tử cấu tạo nên phân tử quanh khối tâm 3 chung, và động năng quay của phân tử quanh khối tâm.
Tổng các động năng này của các phân tử chính là nhiệt năng của vật. Nhiệt có xu hướng truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp, ví dụ như cơ thề chúng ta cảm thấy mát mẻ là do nhiệt từ cơ thể đã truyền ra môi trường có nhiệt độ thấp hơn làm giảm nhiệt độ tại vùng cơ thể đó. Có 3 cách truyền nhiệt chính là: Dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ: - Dẫn nhiệt (hay tán xạ nhiệt) là sự truyền động năng giữa các nguyên tử hay phân tử lân cận mà không kèm theo sự trao đổi phần tử vật chất. Hình thức trao đổi nhiệt luôn diễn ra từ vùng có mức năng lượng cao hơn (với nhiệt độ cao hơn) đến vùng có mức năng lượng thấp hơn (với nhiệt độ thấp hơn).
Sự truyền nhiệt trong kim loại thông qua sự chuyển động của các electron cũng là sự dẫn nhiệt. - Đối lưu nhiệt là quá trình trao đổi nhiệt được thực hiện nhờ sự chuyển động của chất lỏng hay chất khí giữa các vùng có nhiệt độ khác nhau hoặc sự truyền nhiệt từ một hệ rắn sang một hệ lỏng (hoặc khí) và ngược lại. Người ta phân biệt giữa đối lưu tự nhiên (dòng vật chất chuyển động nhờ nội năng trong chất lỏng, khí) và đối lưu cưỡng bức (dòng chuyển động do ngoại lực tác dụng, ví dụ như quạt, bơm v. - Bức xạ nhiệt là sự trao đổi nhiệt thông qua sóng điện từ.
Bức xạ nhiệt có thể truyền qua mọi loại vật chất cũng như qua chân không. Tất cả các vật thể có nhiệt độ lớn hơn độ không tuyệt đối (0 Kelvin) đều bức xạ nhiệt. Trong bức xạ nhiệt, dòng nhiệt không chỉ truyền từ nơi nóng sang nơi lạnh mà còn theo chiều ngược lại. Tuy nhiên, vì dòng nhiệt từ nóng sang lạnh luôn luôn lớn hơn dòng từ lạnh sang nóng nên dòng nhiệt tổng hợp luôn theo chiều từ nóng sang lạnh.
Hiểu theo một cách khác, sự chênh lệch nhiệt độ luôn nhỏ đi. Trong bức xạ nhiệt, dòng nhiệt được tính thông qua định luật Stefan- Boltzmann. 1: Sự trao đổi nhiệt 2. Tổng quan về hệ thống điều hòa không khí.
Điều hòa không khí còn gọi là điều tiết không khí là quá trình tạo ra và giữ ổn định các thông số trạng thái của không khí theo một chương trình định sẵn không phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài. Khác với thông gió, trong hệ thống điều hòa, không khí trước khi thổi vào phòng đã được xử lý về mặt nhiệt ẩm. Vì thế điều tiết không khí đạt đạt hiệu quả cao hơn thông gió. Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô là một hệ thống quan trọng bởi nó không chỉ điều khiển nhiệt độ và tuần hoàn không khí trong xe mà nó còn hoạt động như một máy hút ẩm có chức năng điều khiển nhiệt độ lên xuống.
Điều hòa không khí cũng giúp loại bỏ các tác nhân gây cản trở tầm nhìn như sương mù, băng đọng trên mặt trong của kính xe. Các chức năng của điều hòa không khí trên ô tô: - Điều khiển nhiệt độ và thay đổi độ ẩm trong xe. - Điều khiển dòng không khí trong xe. - Lọc và làm sạch không khí.
Điều khiển nhiệt độ. Hệ thống sưởi không khí. Người ta dùng một két sưởi ấm như một bộ trao đổi nhiệt để làm nóng không khí. Két sưởi lấy nước làm mát của động cơ đã được hâm nóng bởi động cơ và dùng nhiệt độ này để làm nóng không khí nhờ một quạt thổi vào xe, vì vậy nhiệt độ của két sưởi 5 là thấp cho đến khi nước làm mát nóng lên.
Do đó ngay sau khi động cơ khởi động két sưởi không làm việc như là một bộ sưởi ấm. 2: Nguyên lý hoạt động của bộ sưởi ấm. Hệ thống làm mát không khí. Giàn lạnh trong hệ thống điều hòa làm việc như là một bộ trao đổi nhiệt để làm mát không khí trước khi đưa vào trong xe.